CN112198653A

CN112198653A - 一种船舶望远镜

Info

Publication number: CN112198653A
Application number: CN202011090628.7A
Authority: CN
Inventors: 胡勤友; 宋红阳; 黄子硕; 郭家增
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University
Priority date: 2020-10-13
Filing date: 2020-10-13
Publication date: 2021-01-08

Abstract

本发明公开了一种船舶望远镜，包括：望远镜本体，用于观察目标船舶；AR智能设备，设置于所述望远镜本体上，以获取并显示所述目标船舶的关键信息。本发明可以获取航行时所观察的周围目标船舶的船舶名称、航向、航速及相对于望远镜本体的距离等关键信息，并可以将目标船舶的关键信息进行直观地显示，从而使所在船舶的驾驶人员通过目镜可以直接得知目标船舶的关键信息，进而对目标船舶的动态进行预判。

Description

一种船舶望远镜

技术领域

本发明涉及AR智能终端技术领域，尤其涉及一种应用AR智能设备的船舶望远镜。

背景技术

望远镜作为一种用于观测遥远物体的光学仪器，广泛地应用于各个领域。在船舶航行中，望远镜同样是船舶驾驶人员观察周围环境及目标船舶动态的重要工具。目前船舶航行中船舶驾驶人员多采用普通望远镜观察周围环境或目标船舶，然而普通望远镜只能观察到周围环境或目标船舶的大致情况，对于目标船舶与所在船舶的相对方向和相对距离还需要船舶驾驶人员根据经验进行估计。另外，对于船舶驾驶人员而言，通过普通望远镜只能看到周围环境或目标船舶，无法获得较好的视觉体验。

因此，在船舶望远镜应用方面，如何通过望远镜得知目标船舶或周围环境的精确信息，并向船舶驾驶员提供最佳的视觉体验已成为望远镜的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船舶望远镜，既能够获得目标船舶的精确信息，又能使船舶驾驶人员获得较好的视觉体验。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种船舶望远镜，包括：

望远镜本体，用于观察目标船舶。

AR智能设备，设置于所述望远镜本体上，以获取并显示所述目标船舶的关键信息。

优选地，所述AR智能设备包含：

图像获取模块，用于拍摄所述目标船舶的图像；

定位模块，用于获取所述望远镜本体的状态信息；

通信模块，用于获取所述目标船舶的AIS信息；

处理模块，其分别与所述图像获取模块、所述定位模块以及所述通信模块进行连接，以对所述目标船舶的图像、所述望远镜本体的状态信息以及所述目标船舶的AIS信息进行处理，得到所述目标船舶的关键信息；以及

视觉增强模块，与所述处理模块进行连接，以显示所述目标船舶的关键信息。

优选地，所述图像获取模块包含：

光学镜头元件，用于拍摄所述目标船舶的图像并传输；以及

图像传感器，其分别与所述光学镜头元件和所述处理模块连接，用于对接收到的所述目标船舶的图像进行光电转换并传输至所述处理模块。

优选地，所述定位模块包括：

传感器单元，与所述处理模块连接，用于获取所述望远镜本体状态信息中的方向信息和姿态信息并传输至所述处理模块；

定位单元，与所述处理模块连接，用于获取所述望远镜本体状态信息中的位置信息并传输至所述处理模块。

优选地，所述传感器单元包括：方向传感器和旋转矢量传感器；

所述方向传感器获取所述望远镜本体的所述方向信息并传输至所述处理模块；

所述旋转矢量传感器获取所述望远镜本体的所述姿态信息并传输至所述处理模块。

优选地，所述通信模块包括：AIS信息接收单元；所述AIS信息接收单元与所述处理模块连接，用于接收所述目标船舶的AIS信息并传输至所述处理模块。

优选地，所述处理模块包括：

图像识别单元，与所述图像获取模块的所述图像传感器连接，以对所述目标船舶的图像进行识别并获取目标船舶图像信息；

坐标转换单元，分别与所述定位模块的所述方向传感器、所述旋转矢量传感器以及所述定位单元进行连接，以将所述望远镜本体的坐标系转换至预设坐标系，并得到与所述预设坐标系对应的所述望远镜本体的状态信息；

AIS信息解析单元，与所述通信模块的所述AIS信息接收单元连接，以对所述目标船舶的AIS信息进行解析；以及

信息叠加单元，分别与所述图像识别单元、所述坐标转换单元(2402)以及所述AIS信息解析单元进行连接，以对所述目标船舶图像信息、预设坐标系对应的所述望远镜本体的状态信息以及解析后的所述目标船舶的AIS信息进行叠加处理，并获取所述目标船舶的关键信息。

优选地，所述视觉增强模块包括：显示屏幕；所述显示屏幕与所述信息叠加单元连接，以对所述目标船舶的关键信息进行显示。

优选地，所述目标船舶的关键信息包括：船舶识别号、船舶名称、航行状态信息、相对于所述望远镜本体的距离、航速及航向中的一种或其任意一组合。

优选地，所述船舶望远镜，还包括：电源模块；所述电源模块设置于所述望远镜本体上，与所述AR智能设备进行连接，以向所述AR智能设备进行供电。

本发明与现有技术相比至少具有以下优点之一：

本发明提供的一种船舶望远镜，通过望远镜本体上的AR智能设备可以获取目标船舶的船舶名称、相对于望远镜本体的距离以及航行状态等目标船舶的关键信息，从而可以对目标船舶的动态进行准确地预判，以避免与目标船舶发生碰撞等。

本发明中的AR智能设备可以将目标船舶的关键信息进行直观地显示，从而使所在船舶的驾驶人员通过目镜可以直接得知目标船舶的关键信息，进而对目标船舶的动态进行预判，同时可以增强船舶驾驶人员的视觉体验。

本发明是在望远镜本体上设置AR智能设备，具有体积小且十分轻便的特点，同时具有较好的便利性。

本发明可以广泛应用于船舶行驶途中，具有较好的适用性。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种船舶望远镜的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的一种船舶望远镜的AR智能设备的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种船舶望远镜作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合附图1～2所示，本实施例提供一种船舶望远镜，包括：望远镜本体10，用于观察目标船舶；AR智能设备20，设置于所述望远镜本体10上，以获取并显示所述目标船舶的关键信息。

请同时参考图1和图2，所述AR智能设备20包含：图像获取模块210，用于拍摄所述目标船舶的图像；定位模块220，用于获取所述望远镜本体10的状态信息；通信模块230，用于获取所述目标船舶的AIS信息；处理模块240，其分别与所述图像获取模块210、所述定位模块220以及所述通信模块230进行连接，以对所述目标船舶的图像、所述望远镜本体10的状态信息以及所述目标船舶的AIS信息进行处理，得到所述目标船舶的关键信息；以及视觉增强模块250，与所述处理模块240进行连接，以显示所述目标船舶的关键信息。

可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述图像获取模块210包含：光学镜头元件2101，用于拍摄所述目标船舶的图像并传输；以及图像传感器2102，其分别与所述光学镜头元件2101和所述处理模块240连接，用于对接收到的所述目标船舶的图像进行光电转换并传输至所述处理模块240。

具体的，在本实施例中，所述望远镜本体10可以包括单筒望远镜、双筒望远镜及其他类型望远镜；优选地，所述望远镜本体10为双筒望远镜，则所述望远镜本体10包含两个物镜110、两个目镜120、位于所述物镜110和所述目镜120之间的棱镜组，以及一个连接所述物镜110、所述棱镜组和所述目镜120的壳体130，但本发明不以此为限。

具体的，在本实施例中，所述望远镜本体10上的所述物镜110可以作为所述图像获取模块210中的光学镜头元件2101即所述图像获取模块210具有双摄像头，以使所在船舶的驾驶人员通过所述望远镜本体10观察周围的所述目标船舶时，所述光学镜头元件2101可以清楚地拍摄所述目标船舶的图像，但本发明不以此为限。

在其他实施例中，也可以在所述望远镜本体10上专门设置所述光学镜头元件2101，但本发明不以此为限。

具体的，所述光学镜头元件2101与所述图像传感器2102进行连接，则可以将拍摄的所述目标船舶的图像传输至所述图像传感器2102。所述图像传感器2102则设置于所述望远镜本体10的所述壳体130上，可以将所述目标船舶的图像由光学影像变成电荷，并通过模数转换器芯片转换成数字信号，再传输至所述处理模块240，以便于后续所述处理模块240对所述目标船舶的图像进行识别，但本发明不以此为限。

在本实施例中，所述图像传感器2102可以采用CCD图像传感器。

请继续参考图2，所述定位模块220包括：传感器单元2201，与所述处理模块240连接，用于获取所述望远镜本体状态信息中的方向信息和姿态信息并传输至所述处理模块240；定位单元2202，与所述处理模块240连接，用于获取所述望远镜本体状态信息中的位置信息并传输至所述处理模块240。

可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述传感器单元2201包括：方向传感器和旋转矢量传感器；所述方向传感器获取所述望远镜本体10的所述方向信息并传输至所述处理模块240；所述旋转矢量传感器获取所述望远镜本体10的所述姿态信息并传输至所述处理模块240。

具体的，所述定位模块220中的所述传感器单元2201和所述定位单元2202均可以设置于所述望远镜本体10的所述壳体130上。在所述光学镜头元件2101拍摄所述目标船舶的图像时，所述传感器单元2201的所述方向传感器则可以通过根据地磁场定位北极的方法获取此时所述望远镜本体10的所述方向信息(例如方位角)，所述旋转矢量传感器则可以检测此时所述望远镜本体10的倾斜角度即所述望远镜本体10的所述姿态信息；所述定位单元2202则可以采用定位技术(例如GPS定位技术、北斗定位技术等)获取此时所述望远镜本体10的所述位置信息，但本发明不以此为限。

在本实施例中，所述定位单元2202采用最新的北斗定位技术对所述望远镜本体10进行精确地定位，对应的坐标系为CGCS2000坐标系，则所述定位模块220获取的所述望远镜本体10的所述方向信息、所述姿态信息以及所述位置信息均是基于CGCS2000坐标系而得到的。

请继续参考图2，所述通信模块230包括：AIS信息接收单元2301；所述AIS信息接收单元2301与所述处理模块240连接，用于接收所述目标船舶的AIS信息并传输至所述处理模块240。

具体的，在本实施例中，所述通信模块230可以设置于所述望远镜本体10的所述壳体130上。在所述图像获取模块210的所述光学镜头元件2101拍摄所述目标船舶的图像时，所述通信模块230的所述AIS信息接收单元2301可以持续接收由周围所有船舶发出的AIS信息，其中包括所述目标船舶的AIS信息。所述目标船舶的AIS信息对应的坐标系则为WGS-84坐标系，且所述目标船舶的AIS信息是以VDM消息类型发出的，则所述AIS信息接收单元需要将所述目标船舶的AIS信息传输至所述处理模块240进行后续的解析，但本发明不以此为限。

请继续参考图2，所述处理模块240包括：图像识别单元2401，与所述图像获取模块210的所述图像传感器2102连接，以对所述目标船舶的图像进行识别并获取目标船舶图像信息；坐标转换单元2402，分别与所述定位模块220的所述方向传感器、所述旋转矢量传感器以及所述定位单元2202进行连接，以将所述望远镜本体10的坐标系转换至预设坐标系，并得到与所述预设坐标系对应的所述望远镜本体10的状态信息；AIS信息解析单元2403，与所述通信模块230的所述AIS信息接收单元2301连接，以对所述目标船舶的AIS信息进行解析；以及信息叠加单元2404，分别与所述图像识别单元2401、所述坐标转换单元2402以及所述AIS信息解析单元2403进行连接，以对所述目标船舶图像信息、预设坐标系对应的所述望远镜本体的状态信息以及解析后的所述目标船舶的AIS信息进行叠加处理，并获取所述目标船舶的关键信息。

具体的，在本实施例中，所述处理模块240中的各单元皆可以设置于所述望远镜本体10的所述壳体130上。所述处理模块240的所述图像识别单元2401可以采用基于MobileNetV3-SSD网络模型改进的轻量级神经网络对所述目标船舶的图像进行识别，并将通过识别得到的所述目标船舶图像信息传输至所述信息叠加单元2404，以进行后续的处理，但本发明不以此为限。

具体的，在本实施例中，所述望远镜本体10的状态信息(包括所述方向信息、所述姿态信息及所述位置信息)对应的坐标系为CGCS2000坐标系，所述目标船舶的AIS信息对应的坐标系则是WGS-84坐标系，因此需要通过所述坐标转换单元2402将所述望远镜本体10的坐标系由CGCS2000坐标系转换至WGS-84坐标系，并将与WGS-84坐标系对应的所述望远镜本体10的状态信息(包括所述方向信息、所述姿态信息及所述位置信息)传输至所述信息叠加单元2404，以进行后续的处理，但本发明不以此为限。

具体的，在本实施例中，所述AIS信息解析单元2403可以对以VDM消息类型发出的所有船舶的AIS信息进行解析，其中包括所述目标船舶的AIS信息；对所有船舶的AIS信息解析后，可以得到所有船舶(其中包括所述目标船舶)的船舶识别号(MMSI编号)、船舶名称、航行状态信息(例如航行中、停泊、抛锚等)、船舶位置信息(包括经度和纬度)、航速及航向等具体信息，并传输至所述信息叠加单元2404，以进行后续的处理，但本发明不以此为限。

具体的，在本实施例中，所述信息叠加单元2404可以根据识别得到的所述目标船舶图像信息在周围所有船舶的AIS信息中实时匹配出所述目标船舶的AIS信息；所述信息叠加单元2404还可以根据基于WGS-84坐标系的所述望远镜本体的状态信息(所述方向信息、所述姿态信息及所述位置信息)和所述目标船舶的AIS信息中的经纬度数据，构建以所述望远镜本体10为坐标中心的目标船舶AIS信息匹配坐标系，通过相关计算则可以得到所述目标船舶与所望远镜本体10的相对距离，并将所述目标船舶的AIS信息和所述目标船舶与所望远镜本体10的相对距离传输至所述视觉增强模块250，以进行直观地显示，但本发明不以此为限。

请继续参考图2，所述视觉增强模块250包括：显示屏幕2501；所述显示屏幕2501与所述信息叠加单元2404连接，以对所述目标船舶的关键信息进行显示。

可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述目标船舶的关键信息包括：船舶识别号、船舶名称、航行状态信息、相对于所述望远镜本体的距离、航速及航向中的一种或其任意一组合。

具体的，在本实施例中，所述视觉增强模块250的所述显示屏幕2501可以分别设置于所述望远镜本体10的两个所述目镜120与对应的所述棱镜组之间，并且所述视觉增强模块250采用AR技术将由所述信息叠加单元2404得到的所述目标船舶的船舶名称、相对于所述望远镜本体的距离、航速及航向等关键信息直观地显示在所述显示屏幕2501上，以便于所在船舶的驾驶人员可以通过所述望远镜本体10的所述目镜120直接观测到周围所述目标船舶的关键信息，并为其提供增强现实的视觉体验，但本发明不以此为限。

在一些实施例中，所述视觉增强模块250的所述显示屏幕2501也可以设置于所述望远镜本体10的任意一个所述目镜120与对应的所述棱镜组之间，但本发明不以此为限。

请同时参考图1和图2，所述船舶望远镜还包括：电源模块30；所述电源模块30设置于所述望远镜本体10上，与所述AR智能设备20进行连接，以向所述AR智能设备20进行供电。

具体的，在本实施例中，所述电源模块30可以设置于所述望远镜本体10的所述壳体130上，且所述电源模块30包含电池组301和开关302；所述电池组301可以与整个所述AR智能设备20进行连接，以向所述AR智能设备20提供电源，从而使所述AR智能设备20的所述图像获取模块210、所述定位模块220、所述通信模块230、所述处理模块240以及所述视觉增强模块250可以正常工作；所述开关302则可以与所述电池组301进行连接，用于控制所述电池组301的启动和闭合，从而使驾驶人员可以根据需求，通过所述开关302开启或关闭所述望远镜本体10上的所述AR智能设备20，但本发明不以此为限。

在其他实施例中，当使用所述船舶望远镜观察周围环境时，例如海上浮标，通过所述望远镜本体10上的所述AR智能设备20可以直接得知所述浮标的名称、灯光的颜色，以及灯光的发射周期等具体信息。根据所述浮标的颜色和名称，也可以更为清晰地看到航海时的航路边界，从而使船舶航行更加安全，但本发明不以此为限。

综上所述，本实施例提供的一种船舶望远镜，在望远镜本体上设置AR智能设备，并且AR智能设备集成了图像识别模块、定位模块、通信模块、处理模块和视觉增强模块，使得通过船舶望远镜可以获取航行时所观察的周围目标船舶的船舶名称、航向、航速及相对于望远镜本体的距离等关键信息，并能够通过AR技术将上述关键信息进行直观地显示，以使驾驶人员通过目镜可以直接得知目标船舶的关键信息，从而为驾驶人员提供较好的视觉体验，具有良好的实用性。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种船舶望远镜，其特征在于，包括：

望远镜本体(10)，用于观察目标船舶；

AR智能设备(20)，设置于所述望远镜本体(10)上，以获取并显示所述目标船舶的关键信息。

2.如权利要求1所述的船舶望远镜，其特征在于，所述AR智能设备(20)包含：

图像获取模块(210)，用于拍摄所述目标船舶的图像；

定位模块(220)，用于获取所述望远镜本体的状态信息；

通信模块(230)，用于获取所述目标船舶的AIS信息；

处理模块(240)，其分别与所述图像获取模块(210)、所述定位模块(220)以及所述通信模块(230)进行连接，以对所述目标船舶的图像、所述望远镜本体的状态信息以及所述目标船舶的AIS信息进行处理，得到所述目标船舶的关键信息；以及

视觉增强模块(250)，与所述处理模块(240)进行连接，以显示所述目标船舶的关键信息。

3.如权利要求2所述的船舶望远镜，其特征在于，所述图像获取模块(210)包含：

光学镜头元件(2101)，用于拍摄所述目标船舶的图像并传输；以及

图像传感器(2102)，其分别与所述光学镜头元件(2101)和所述处理模块(240)连接，用于对接收到的所述目标船舶的图像进行光电转换并传输至所述处理模块(240)。

4.如权利要求3所述的船舶望远镜，其特征在于，所述定位模块(220)包括：

传感器单元(2201)，与所述处理模块(240)连接，用于获取所述望远镜本体状态信息中的方向信息和姿态信息并传输至所述处理模块(240)；

定位单元(2202)，与所述处理模块(240)连接，用于获取所述望远镜本体状态信息中的位置信息并传输至所述处理模块(240)。

5.如权利要求4所述的船舶望远镜，其特征在于，所述传感器单元(2201)包括：方向传感器和旋转矢量传感器；

所述方向传感器获取所述望远镜本体的所述方向信息并传输至所述处理模块(240)；

所述旋转矢量传感器获取所述望远镜本体的所述姿态信息并传输至所述处理模块(240)。

6.如权利要求5所述的船舶望远镜，其特征在于，所述通信模块(230)包括：AIS信息接收单元(2301)；所述AIS信息接收单元(2301)与所述处理模块(240)连接，用于接收所述目标船舶的AIS信息并传输至所述处理模块(240)。

7.如权利要求6所述的船舶望远镜，其特征在于，所述处理模块(240)包括：

图像识别单元(2401)，与所述图像获取模块(210)的所述图像传感器(2102)连接，以对所述目标船舶的图像进行识别并获取目标船舶图像信息；

坐标转换单元(2402)，分别与所述定位模块(220)的所述方向传感器、所述旋转矢量传感器以及所述定位单元(2202)进行连接，以将所述望远镜本体(10)的坐标系转换至预设坐标系，并得到与所述预设坐标系对应的所述望远镜本体的状态信息；

AIS信息解析单元(2403)，与所述通信模块(230)的所述AIS信息接收单元(2301)连接，以对所述目标船舶的AIS信息进行解析；以及

信息叠加单元(2404)，分别与所述图像识别单元(2401)、所述坐标转换单元(2402)以及所述AIS信息解析单元(2403)进行连接，以对所述目标船舶图像信息、预设坐标系对应的所述望远镜本体的状态信息以及解析后的所述目标船舶的AIS信息进行叠加处理，并获取所述目标船舶的关键信息。

8.如权利要求7所述的船舶望远镜，其特征在于，所述视觉增强模块(250)包括：显示屏幕(2501)；所述显示屏幕(2501)与所述信息叠加单元(2404)连接，以对所述目标船舶的关键信息进行显示。

9.如权利要求8所述的船舶望远镜，其特征在于，所述目标船舶的关键信息包括：船舶识别号、船舶名称、航行状态信息、相对于所述望远镜本体(10)的距离、航速及航向中的一种或其任意一组合。

10.如权利要求1～8任意一项所述的船舶望远镜，其特征在于，还包括：电源模块(30)；所述电源模块(30)设置于所述望远镜本体(10)上，与所述AR智能设备(20)进行连接，以向所述AR智能设备(20)进行供电。